獨家探秘 不為人知的泛亞三缸機實驗室

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術頻道】泛亞汽車技術中心（下文簡稱泛亞）是GM（通用汽車）和SAIC（上汽集團）共同設立的汽車技術與設計中心，擁有多套先進的開發(fā)設施：如整車熱力學風洞、樣車試制車間、底盤運動與動力學參數(shù)測量試驗室、整車車內空氣質量采樣艙等等，當然了，本文并不是帶大家去參觀上述那些“老掉牙”的實驗室，正如標題所提到的發(fā)動機開發(fā)實驗室才是本文的“主角”，筆者今天有幸作為第一批訪客，將會給大家呈現(xiàn)出上汽通用新一代三缸發(fā)動機的“產(chǎn)房”。

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　　就在今年的九月末，上汽通用集團為了應對新環(huán)保法規(guī)政策，一口氣發(fā)布了1.0T/1.3T兩款三缸發(fā)動機（回顧鏈接在這里！），筆者也正是打著這個發(fā)布會的借口才有機會走進泛亞這個耗資4億的三缸機開發(fā)實驗室——分為可視化單缸機實驗室、性能開發(fā)實驗室、發(fā)動機認證實驗室以及發(fā)動機NVH實驗室（出于保密原因，其他實驗室暫未對媒體開放，請見諒）。

　　可視化單缸機實驗室、性能開發(fā)實驗室、發(fā)動機認證實驗室以及發(fā)動機NVH實驗室這四類實驗室是建成后的首次對外開放，因此泛亞的保密措施毫無意外地嚴格，除了常規(guī)又非常細致的登記以外，相機肯定不允許帶入廠區(qū)，而手機的前后攝像頭都被貼上了一次性的塑料封條。

　　大家都知道，在做三缸發(fā)動機試驗之前，首先要進行單缸發(fā)動機的基礎試驗，特別是在引入新的燃油噴射、點火方式等技術時，必須要了解燃燒室內的燃燒情況，因此要進行燃燒室內的可視化測量，這時候就要用到“可視化單缸機研究系統(tǒng)”了。

　　泛亞汽車技術中心算是國內合資車企中，首家引進這套可視化單缸機研究系統(tǒng)，這套系統(tǒng)對其直噴發(fā)動機及三缸發(fā)動機的研發(fā)效益不言而喻，其缸體不僅底部可視（將石英玻璃鑲入活塞，從下面觀測），而且側面可視（使用石英玻璃缸筒，360度可視），還有頂部可視（在火花塞處鑲人石英玻璃，從上方觀測）。

　　這個實驗室主要是用于項目早期研究缸內氣流運動、噴霧液滴速度場、液滴直徑分布、混合氣濃度分布、火焰?zhèn)鞑ァ⒏變瓤扇細怏w溫度場分布等，以分析得到最優(yōu)的燃燒系統(tǒng)架構設計，實現(xiàn)合理的進氣流動阻值，包括噴油霧化混合及火焰發(fā)展過程。

　　可視化單缸機這套系統(tǒng)主要由這幾個部分組成，分別是：透明單缸機總成、激光診斷系統(tǒng)、增壓控制系統(tǒng)、燃燒/排放分析系統(tǒng)、噴油器噴霧測試系統(tǒng)、缸內燃燒光纖診斷系統(tǒng)，以及CCD數(shù)字/高速圖像采集器系統(tǒng)，主要目的是用于發(fā)動機燃燒系統(tǒng)開發(fā)、控制策略開發(fā)和核心零部件開發(fā)。

　　燃燒過程的可視化，將可以觀察發(fā)動機內部的流場、噴霧和燃燒過程，通過激光誘導熒光技術、光纖診斷系統(tǒng)對噴油系統(tǒng)效果進行優(yōu)化評估，減少機油稀釋風險，匹配點火系統(tǒng)、優(yōu)化燃燒過程和燃燒系統(tǒng)策略。

　　通過觀察缸內燃燒室內火焰?zhèn)鞑ヂ窂郊皵U散速度最優(yōu)契合點進而尋找最佳噴油時機，進而大大提升動力性能以及縮短了節(jié)油減排技術試驗驗證的進程，在一定程度上填補三缸小排量發(fā)動機在動力性能不足這一方面的短板。

　　其中，透明單缸機主體采用透明的缸套，連活塞頂面也是透明的。增壓控制系統(tǒng)則是控制進氣壓力的大小，以模擬還原現(xiàn)實生活中各種工況的進氣壓力。至于激光圖像測量系統(tǒng)，其核心部件是激光器和高速攝像機，這套系統(tǒng)支持測量一萬八千分之一秒內的清晰圖像信息，也就是說發(fā)動機工作中的每一瞬間的信息都能清晰捕捉到。

　　最終，經(jīng)過層層優(yōu)化的Ecotec系列三缸發(fā)動機在數(shù)據(jù)上的表現(xiàn)并不輸其他品牌。

　　出于泛亞的技術保密原因，此次帶領我們零距離參觀可視化單缸發(fā)動機實驗室的黃斌博士并沒有透露更多關于這套系統(tǒng)的信息。

　　發(fā)動機性能開發(fā)實驗室主要由以下幾個系統(tǒng)集成：發(fā)動機測功機、油耗儀、排放分析儀、顆粒分析儀及煙度計，以進行起動試驗、怠速試驗、功率試驗、負荷特性試驗、各缸工作均勻性等試驗。

　　據(jù)泛亞工程師介紹，發(fā)動機性能開發(fā)實驗室里面的眾多設備的精度均與北美的通用實驗室看齊。其中，發(fā)動機測功機精確達0.1Nm、油耗儀精度達1g/h，排放分析設備主要測量發(fā)動機燃燒所產(chǎn)生的各種有害氣體，顆粒物捕捉設備能夠測量尾氣中所有的顆粒物總數(shù)量及濃度，確保所在研發(fā)的發(fā)動機能滿足法規(guī)的排放要求。

　　當然了，并不是發(fā)動機被研發(fā)出來后，能正常運作就可以發(fā)布了，它還需要經(jīng)過一系列嚴苛的認證試驗，確保其可靠性、耐久性及排放等都符合規(guī)定。據(jù)泛亞工程師介紹，通用新研發(fā)的發(fā)動機均是通過了以下八項認證才能發(fā)布的，分別是：模擬整車24萬公里全油門工況的GED發(fā)動機耐久試驗、模擬整車在常溫下使用的冷熱沖擊的8600次循環(huán)GTC發(fā)動機熱沖擊試驗、GDTS發(fā)動機深度熱沖擊試驗、GHS發(fā)動機熱拉傷試驗、GCSD發(fā)動機冷拉傷試驗、GRSD發(fā)動機低速部分負荷耐久試驗、LSGD發(fā)動機低速全負荷耐久試驗以及35萬次的start/stop發(fā)動機啟停試驗。

　　值得一提的是，上述的GDTS試驗對發(fā)動機及設備的要求非常苛刻，試驗規(guī)定發(fā)動機溫度要在15分鐘內從115攝氏度的高溫降到零下30攝氏度的低溫，并完成800次的冷熱沖擊循環(huán)，目的就是為了驗證發(fā)動機能否在零下30攝氏度能否正常啟動。因此，發(fā)動機認證實驗室內的熱交換器（熱交換面積達到4.8平方米）必須足夠強大才能達到要求。 

　　或許大家對整車的NVH實驗室已經(jīng)十分熟悉了，但是對發(fā)動機NVH實驗室又知多少呢？要知道，想要造出一臺好車，那么車的動力總成調校、底盤調校等各方面調校都得做到可圈可點的份上，否則很難得到消費者的認可。同理，想要優(yōu)化好整車的NVH，首先得優(yōu)化好各系統(tǒng)、子系統(tǒng)、零部件的NVH。

　　發(fā)動機NVH實驗室主要進行發(fā)動機的噪聲、振動等相關的聲學指標的測量和調試，其工藝系統(tǒng)包括實驗室隔聲倉本體、吸聲材料、試驗臺架及隔振基礎、測功機及聯(lián)軸器系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水溫控系統(tǒng)、通風空調系統(tǒng)、燃油供應系統(tǒng)、測功機系統(tǒng)和臺架控制系統(tǒng)。

　　泛亞的發(fā)動機NVH實驗室在前期規(guī)劃當中，就充分參考對比了北美的GM通用汽車發(fā)動機NVH實驗室，采用獨立地基以及“房中房”結構，內房與外房采用減振隔振措施，空隙中填充巖棉等吸音材料，內外房無任何硬連接，這種結構能夠有效降低外部環(huán)境和其他實驗室對發(fā)動機NVH實驗室的影響，保證測試的精度。此外，臺架上還加入了進氣溫度可調系統(tǒng)，在一定程度上貼合了實際使用的情況。

　　相信在座的各位都對三缸發(fā)動機或多或少都有一點抗拒，認為三缸機的動力性能以及抖動問題是其直接的“致命傷”，但是在對泛亞實驗室了解一番后發(fā)現(xiàn)，其實上汽通用也是投入了很多的，在三缸機這個領域也是走在眾多合資車企的前頭，不僅是硬件上的投入還有產(chǎn)品項目上的開發(fā)，都在中國汽車工業(yè)領域里保持著領先的水平。最后，讓我們期待一下上汽通用這次帶來的三缸發(fā)動機在市場上的反響如何吧。（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 蘇煒祺）